Що вимірюють обсягом

0 Comments

9.1: Вимірювання

Вимірювання має важливе значення. Визнання цього факту та повага до нього принесе вам велику користь – як у методах дослідження, так і в інших сферах життя. Якщо, наприклад, ви коли-небудь пекли торт, ви добре знаєте важливість вимірювання. Як хтось, хто вважає за краще повстати проти точних правил над їх дотриманням, я колись дізнався важкий шлях, який має значення вимірювання. Пару років тому я спробував спекти дружині торт на день народження без допомоги будь-якої мірної посуду. Я пекла раніше, міркувала я, і у мене було досить гарне відчуття різниці між чашкою і столовою ложкою. Наскільки важко це може бути? Як з’ясовується, непросто здогадатися прооцінці точних заходів. Цей пиріг був найкрутішим, найбільш однобоким тортом, який я коли-небудь бачив. І це смакувало ніби як Play-Doh. На жаль для моєї дружини, я не сприймав вимірювання серйозно, і це показало.

Подібно до того, як вимірювання має вирішальне значення для успішної випічки, так само важливо успішно зняти соціально-науковий дослідницький проект. У соціальній науці, коли ми використовуємо термін вимірювання, ми маємо на увазі процес, за допомогою якого ми описуємо та приписуємо значення ключовим фактам, поняттям чи іншим явищам, які ми досліджуємо. За своєю суттю вимірювання полягає у визначенні своїх термінів якомога чіткішим та точним способом. Звичайно, вимірювання в суспільстві не так просто, як використання мірної чашки або ложки, але є деякі основні орендарі, на яких більшість соціологів погоджуються, коли справа доходить до вимірювання. Ми розглянемо їх, а також деякі способи, які вимірювання можуть відрізнятися залежно від вашого унікального підходу до вивчення вашої теми.

Що вимірюють соціологи?

На питання про те, що вимірюють соціологи, можна відповісти, запитавши себе, що вивчають соціологи. Подумайте про теми, про які ви дізналися в інших класах соціальної роботи, які ви взяли, або теми, які ви розглядали, досліджуючи себе. Розглянемо дослідження Меліси Мілкі та Катаріни Уорнер (2011) [1] психічного здоров’я першокласників. Для того, щоб провести це дослідження, Мілкі та Уорнер повинні були мати деяке уявлення про те, як вони збираються вимірювати психічне здоров’я. Що саме означає психічне здоров’я? І як ми знаємо, коли ми спостерігаємо за тим, чиє психічне здоров’я добре, і коли ми бачимо когось, чиє психічне здоров’я порушено? Розуміння того, як працює вимірювання в методах дослідження, допомагає нам відповісти на такі питання.

Як ви могли здогадатися, соціологи будуть вимірювати майже все, що вони зацікавлені в дослідженні. Наприклад, ті, хто зацікавлений дізнатися щось про співвідношення між соціальним класом та рівнями щастя, повинні розробити певний спосіб вимірювання як соціального класу, так і щастя. Ті, хто хоче зрозуміти, наскільки добре іммігранти справляються в своїх нових місцях повинні виміряти статус іммігранта і впоратися. Ті, хто хоче зрозуміти, як стать людини формує їхній досвід на робочому місці, повинні вимірювати гендерний досвід та досвід на робочому місці. Ви отримуєте ідею. Соціальні вчені можуть і зробити вимір майже все, що ви можете собі уявити, спостерігаючи або бажаючи вчитися. Звичайно, деякі речі легше дотримуватися або виміряти, ніж інші.

У 1964 році філософ Абрахам Каплан (1964) [2] написав «Поведінка розслідування», яка з тих пір стала класичною роботою в методології досліджень (Babbie, 2010). [3] У своєму тексті Каплан описує різні категорії речей, які спостерігають вчені з поведінки. Одна з тих категорій, яку Каплан назвав «спостережливими термінами», мабуть, найпростіша для вимірювання в суспільстві. Спостережні терміни – це ті речі, які ми можемо побачити неозброєним оком, просто дивлячись на них. Це терміни, які «піддаються легкій і впевненій перевірці» (Каплан, 1964, стор. 54). Якщо, наприклад, ми хотіли знати, чим відрізняються умови дитячих майданчиків у різних районах, ми могли безпосередньо спостерігати за різноманітністю, кількістю та станом обладнання на різних ігрових майданчиках.

З іншого боку, непрямі спостережувані показники менш прості для оцінки. Це «терміни, застосування яких вимагає відносно більш тонких, складних або непрямих спостережень, в яких висновки відіграють визнану роль. Такі висновки стосуються передбачуваних зв’язків, як правило, причинно-наслідкових, між тим, що безпосередньо спостерігається, і тим, що означає термін» (Kaplan, 1964, стор. 55). Якби ми провели дослідження, для якого ми хотіли дізнатися дохід людини, нам, ймовірно, доведеться запитати їх дохід, можливо, в інтерв’ю або опитуванні. Таким чином, ми спостерігали дохід, навіть якщо він спостерігався лише побічно. Батьківщина може бути ще одним непрямим спостережуваним. Ми можемо запитати учасників дослідження, де вони народилися, але шанси, що ми не будемо безпосередньо спостерігати за тим, хто народився в місцях, про які вони повідомляють.

Іноді заходи, які нас цікавлять, є більш складними і більш абстрактними, ніж спостережні терміни або непрямі спостережувані. Подумайте про деякі поняття, про які ви дізналися в інших класах соціальної роботи – наприклад, етноцентризм. Що таке етноцентризм? Ну, після завершення вступу до класу соціальної роботи ви можете знати, що це має щось спільне з тим, як людина оцінює чужу культуру. Але як би ви це виміряли? Ось ще одна конструкція: бюрократія. Ми знаємо, що цей термін має щось спільне з організаціями і тим, як вони працюють, але виміряти таку конструкцію складніше, ніж виміряти, скажімо, дохід людини. В обох випадках, етноцентризм та бюрократія, ці теоретичні поняття представляють ідеї, значення яких ми домовилися. Хоча ми, можливо, не зможемо спостерігати за цими абстракціями безпосередньо, ми можемо спостерігати за речами, з яких вони складаються.

Каплан посилався на ці більш абстрактні речі, які поведінкові вчені вимірюють як конструкції. Конструкції є «не спостережливими ні прямо, ні опосередковано» (Kaplan, 1964, стор. 55), але їх можна визначити на основі спостережуваних. Наприклад, конструкція бюрократії може бути виміряна шляхом підрахунку кількості керівників, які повинні затвердити рутинні витрати державних адміністраторів. Чим більша кількість адміністраторів, які повинні підписатися на рутинні справи, тим більша ступінь бюрократії. Аналогічно, ми можемо запитати людину, в якій мірі вони довіряють людям з різних культур по всьому світу, а потім оцінити етноцентризм, властивий їхнім відповідям. Ми можемо виміряти такі конструкції, як бюрократія та етноцентризм, визначаючи їх з точки зору того, що ми можемо спостерігати.

До цих пір ми дізналися, що соціологи вимірюють те, що Каплан називав спостережливими термінами, непрямими спостереженнями та конструкціями. Ці терміни відносяться до різних видів речей, які соціологи можуть бути зацікавлені в вимірюванні. Але як соціологи вимірюють ці речі? Це наступне питання, яке ми вирішимо.

Як соціологи вимірюють?

Вимірювання в суспільствознавстві – це процес. Вона відбувається на декількох етапах дослідницького проекту: на етапах планування, на стадії збору даних, а іноді навіть на стадії аналізу. Нагадаємо, що раніше ми визначали вимірювання як процес, за допомогою якого ми описуємо та приписуємо значення ключовим фактам, поняттям чи іншим явищам, які ми досліджуємо. Після того, як ми визначили дослідницьке питання, ми починаємо думати про те, які деякі з ключових ідей, які ми сподіваємося дізнатися з нашого проекту. Описуючи ці ключові ідеї, ми починаємо процес вимірювання.

Скажімо, наше дослідницьке питання полягає в наступному: Як нові студенти коледжу справляються з адаптацією до коледжу? Для того, щоб відповісти на це питання, нам знадобиться деяке уявлення про те, що означає копінг. Ми можемо придумати уявлення про те, що означає подолання на початку дослідницького процесу, коли ми починаємо думати про те, що шукати (або спостерігати) на нашому етапі збору даних. Після того, як ми зібрали дані про подолання, ми також повинні вирішити, як повідомити про цю тему. Можливо, наприклад, існують різні види або розміри копінга, деякі з яких призводять до більш вдалої настройки, ніж інші. Однак ми вирішили продовжити, і що б ми не вирішили повідомити, справа в тому, що вимірювання важливо на кожному з цих етапів.

Як показує попередній приклад, вимірювання є процесом частково, оскільки воно відбувається на декількох етапах проведення досліджень. Ми також могли б розглядати вимірювання як процес, оскільки він включає кілька етапів. Від визначення ключових термінів до їх визначення до з’ясування того, як їх спостерігати та як знати, чи є ваші спостереження хорошими, є кілька кроків, що беруть участь у процесі вимірювання. Додатковий крок у процесі вимірювання передбачає прийняття рішення про те, які елементи містять ваші заходи. Елементи міри можуть бути дуже простими та чіткими, особливо якщо вони безпосередньо спостерігаються. Інші заходи є більш складними і можуть вимагати від дослідника обліку різних тем або типів. Такі складнощі вимагають уважної уваги до рівня вимірювання концепції та її розмірів. Ми вивчимо ці складності більш глибоко в кінці цієї глави, але спочатку давайте більш уважно розглянемо ранні кроки, що беруть участь у процесі вимірювання, починаючи з концептуалізації.

Ключові виноси

  • Вимірювання – це процес, за допомогою якого ми описуємо та приписуємо значення ключовим фактам, поняттям чи іншим явищам, які ми досліджуємо.
  • Каплан визначив три категорії речей, які соціологи вимірюють, включаючи спостережні терміни, непрямі спостережувані, і конструкції.
  • Вимірювання відбувається на всіх етапах дослідження.

Глосарій

  • Конструкції – не можна спостерігати, але можуть бути визначені на основі спостережуваних характеристик
  • Непрямі спостережувані – речі, які вимагають непрямого спостереження та висновку для вимірювання
  • Вимірювання – процес, за допомогою якого дослідники описують та приписують значення ключовим фактам, поняттям чи іншим явищам, які вони досліджують
  • Спостережні терміни – речі, які ми можемо побачити неозброєним оком, просто дивлячись на них

Фізичні величини. Вимірювання. Засоби вимірювання. Точність вимірювання. Міжнародна система одиниць фізичних величин

формувати нові знання про фізичні величини, кратні та частинні одиниці, вимірювання фізичних величин, похибки й оцінювання точності вимірювань, ознайомитися з вимірювальними приладами, дослідити ціну поділки та межі вимірювання вимірювального приладу.

Урок 4

Фізичні величини. Вимірювання. Засоби вимірювання. Точність вимірювання. Міжнародна система одиниць фізичних величин.

Мета уроку:

Формуваня предметних компетентностей : формувати нові знання про фізичні величини, кратні та частинні одиниці, вимірювання фізичних величин, похибки й оцінювання точності вимірювань, ознайомитися з вимірювальними приладами, дослідити ціну поділки та межі вимірювання вимірювального приладу.

Формування ключових компетентностей:

  • учні наводять приклади фізичних явищ, фізичних тіл та фізичних величин;
  • учні знають символи та одиниці основних фізичних величин.;
  • учні записують значення фізичної величини, використовує префікси для утворення кратних і частинних одиниць;
  • учні користуються найпростішими засобами вимірювання, визначає ціну поділки шкали;
  • учні порівнюють значення фізичних величин;

Тип уроку. Урок комбінований.

Обладнання: підручник, вимірювальні прилади (терези, мірний циліндр, штангенциркуль, мікрометр), які містять шкали.

Хід уроку

I. Організаційний момент.

II. Перевірка домашнього завдання

Фізичний диктант:

  1. Продовжити речення. Цілеспрямоване отримання нових знань про фізичні тіла або явища називається … (фізичне дослідження).
  2. Продовжити речення. Спостереження — це … (сприймання природи з метою одержання первинних даних для подальшого аналізу).
  3. Продовжити речення. Дослідження фізичного явища в умовах, які перебувають під контролем ученого називається … (експеримент).
  4. Продовжити речення. Явища природи, вивченням яких займається фізика, називаються … (фізичними явищами).
  5. На які групи умовно поділено всі фізичні явища? (механічні, світлові, теплові, звукові, електричні, магнітні).
  6. Продовжити речення. Фізичне тіло – це … (будь-який предмет, що вивчається у фізиці).
  7. Продовжити речення. Речовина – це … (те, з чого складаються фізичні тіла).
  8. Які види матерії ви знаєте? (речовина і поле).
  9. Скільки видів атомів відомо науці? (118 видів атомів)
  10. Сформулюйте основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови речовини. (Всі тіла складаються з частинок. Ці частинки перебувають у безперервному хаотичному русі.Частинки взаємодіють одна з одною).
  11. Які є явища у фізиці, що підтверджують правильність основних положень молекулярно-кінетичної теорії будови речовини? (броунівський рух, дифузія)
  12. Продовжити речення. Атом складається з … (позитивного ядра і негативних електронів), а ядро атома складається з … (протонів і нейтронів)

Вправа 2 (2,3)

III. Актуалізація опорних знань

З уроків математики ви знайомі з величинами, що позначаються певними символами, виражаються числовим значенням, мають одиниці. Наведіть приклади таких величин. Чи доводилось вам здійснювати їх вимірювання? Якими приладами ви користувалися?

ІV. Вивчення нового матеріалу

План вивчення нового матеріалу

1. Фізичні величини. Міжнародна система одиниць. Кратні та частинні одиниці.

2. Вимірювання фізичних величин. Прямі та непрямі вимірювання.

3. Вимірювальні прилади. Ціна поділки та межі вимірювання вимірювального приладу.

4. Оцінювання точності вимірювання.

Фізичні величини. Міжнародна система одиниць. Кратні та частинні одиниці

Світ природних явищ дуже різноманітний, тому, щоб описати їх, потрібно виокремити спільні ознаки явища, або встановити його характерні риси, дати цим ознакам і рисам свої назви, навчитися їх вимірювати, порівнювати між собою, встановлювати між ними зв’язки. У фізиці характерні ознаки тіл, процесів, явищ називають фізичними величинами.

Фізична величина — це кількісно виражена характеристика тіла або фізичного явища.

Кожна фізична величина позначається певним символом, виражається числовим значенням, має одиницю виміру. Наприклад, довжина — це фізична величина, яка характеризує протяжність тіл, відстаней. Найчастіше її позначають малою латинською літерою l. Одиницею довжини є метр. Вимірюють довжину лінійкою. Зараз у більшості країн світу діє запроваджена в 1960 р. Міжнародна система одиниць, яку називають Система Інтернаціональна (СІ).

До основних одиниць СІ належать:

Довжина — 1м (метр)

Сила світла — 1 кд (кандела)

Час — 1 с (секунда)

Сила струму — 1 А (ампер)

Маса — 1 кг (кілограм)

Кількість речовини — 1 моль

Температура — 1 К (кельвін)

Для зручності запису великих і малих значень фізичних величин використовують кратні та частинні одиниці (див. таблицю, с. 26).

Кратні одиниці — це одиниці, які більші за основні одиниці в 10, 100, 1000 і більше разів.

Частинні одиниці — це одиниці, які менші від основних одиниць у 10, 100, 1000 і більше разів.

Наприклад, кілометр (1000 м) — кратна одиниця довжини; сантиметр (0,01 м) — частинна одиниця довжини.

Вимірювання фізичних величин. Прямі та непрямі вимірювання.

Значення фізичних величин одержують шляхом вимірювань. Виміряти фізичну величину означає порівняти її з однорідною величиною, взятою за одиницю.

Існують прямі і непрямі вимірювання.

Значення фізичної величини можна знайти безпосередньо за допомогою вимірювального приладу – це прямі вимірювання.

Під час непрямого вимірювання значення фізичної величини визначають як результат обчислення за певною формулою. Так, щоб визначити площу S прямокутника, спочатку за допомогою лінійки вимірюють (прямі вимірювання) його довжину l і ширину d, а потім обчислюють за формулою S = l d .

  • Чим прямі вимірювання відрізняються від непрямих?
  • Наведіть приклади, коли ви проводили прямі вимірювання фізичних величин?
  • Які вимірювання, на ваш погляд, більш точні?

Вимірювальні прилади. Ціна поділки та межі вимірювання вимірювального приладу.

Вимірювання дуже важливі в нашому житті, для їх проведення необхідні вимірювальні прилади. Найпростіші прилади для вимірювання довжини лінійка, рулетка, мірна стрічка.

Для вимірювання об’єму рідини мензурка, мірний циліндр, мірна колба.

Для вимірювання температури використовують кімнатний, водний, медичний термометри. Медичний, в свою чергу, буває електронний і ртутний.

Існують і інші вимірювальні прилади. Наприклад, часу секундомір, годинник, сили – динамометр, атмосферного тиску – барометр, тиску газів в посудині – манометр.

Прилади ділять на шкальні та цифрові.(рис.4.6, с.28)

Вимірювальні прилади мають свої характеристики. Найголовніші з них — межі вимірювання і ціна поділки шкали. Шкала приладу являє собою сукупність штрихів, поділок і чисел. Біля деяких штрихів на шкалі стоять числа.

Щоб виміряти фізичну величину потрібно:

– З’ясувати з якою точністю ми хочемо проводити вимірювання

– Підібрати прилад з відповідною шкалою.

– Визначити ціну поділки приладу.

– Виконати відповідні виміри.

Щоб визначити ціну поділки вимірювального приладу потрібно:

1. Обрати числові значення проти будь-яких двох найближчих штрихів шкали.

2. Від більшого значення відняти менше.

3. Отримане число розділити на кількість проміжків між обраними штрихами.

Демонстрація 1. Визначення ціни поділки лінійки.

Нижня межа вимірювання приладу – це найменше значення фізичної величини, яке можна виміряти за допомогою даного приладу.

Верхня межа вимірювання приладу – це найбільше значення фізичної величини, яке можна виміряти за допомогою даного приладу.

Демонстрація 2. Визначення нижньої та верхньої меж термометра.

Оцінювання точності вимірювання.

Жоден вимірювальний прилад не є абсолютно точним. Причин може бути кілька: неточність виготовлення, зношуваність, температура довкілля, вологість повітря. Тому вимірювальні прилади завжди вносять у результат вимірювання деяку неточність – похибку.

Щоб зменшити похибку, вимірювання виконують кілька разів, а потім обчислюють середнє значення результатів вимірювання (знаходять їх середнє арифметичне).

Значення виміряної величини А з урахуванням похибки вимірювання записують так: А = а ± ∆а, де А вимірювана величина; а — результат вимірювання; ∆а — похибка вимірювання. Це означає, що дійсне значення виміряної величини лежить десь поміж значеннями а – ∆а та а + ∆а.

Наприклад, довжина l олівця.

1. Ціна поділки шкали лінійки — 1 мм. Отже, вважатимемо, що похибка результату вимірювання становить 1 мм ( Δа = 1 мм).

2. Довжина а олівця, виміряна лінійкою, дорівнює 122 мм (а =122 мм).

3. Результат вимірювання в цьому випадку слід записати так: l = 122 ± 1 мм. Такий запис означає, що істинне значення довжини олівця перебуває в інтервалі від 121 мм (122 мм – 1 мм) до 123 мм (122 мм + 1 мм).

Цікаві факти

Вчені з Університету Нового Південного Уельсу запропонували схему атомних годинників, які за точністю перевершують сучасні аналоги в кілька разів. Подібна схема в теорії за 14 мільярдів років дає похибку близько однієї десятої секунди. Для порівняння: час існування Всесвіту становить десь 13,6 мільярда років. «За допомогою лазерів миможемо орієнтувати електрони навколо ядра так, що маятником такого годинника буде нейтрон в ядрі», — заявив Віктор Фламбаум, один із авторів дослідження. Дослідники передбачають, що створений за їх схемою годинник зможе забезпечити точність відліку часу до 19 знака після коми.

V. Закріплення вивченого матеріалу.

Вправа 4 (завдання 1-5)

Відповіді на запитання.

1. Назвіть відомі вам фізичні величини та одиниці цих величин. Якими приладами їх вимірюють?

2. Що таке ціна поділки шкали приладу? Як її визначають?

3. Чому виникають похибки вимірювань? Як записують результати з урахуванням похибки?

4. Чому виникла потреба введення міжнародної системи одиниць? Які величини вважають основними? Назвіть їх.

5. Навіщо, на вашу думку, існують еталони одиниць фізичних величин?

6. У чому різниця між прямими і непрямими вимірюваннями?

7. Поясніть вираз «Сім разів відміряй — один раз відріж»